專利名稱：一種控制脈沖激光建立時間的激光穩(wěn)頻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光穩(wěn)頻方法，具體地說是一種控制脈沖激光建立時間的激光穩(wěn)頻方法。
背景技術：
目前激光器頻率穩(wěn)定主要采用被動穩(wěn)頻與主動穩(wěn)頻兩種方式。被動穩(wěn)頻就是控制激光器的工作環(huán)境，選擇激光器腔體材料，以減少外界因素變化對激光頻率變化的影響。被動穩(wěn)頻措施主要有(1)選用線性膨脹系數小的材料做激光器的腔體；(2)減少周圍環(huán)境對激光器的影響(如防震、隔離、穩(wěn)流、恒溫等)；(3)合理設計激光器的管體結構。
在很多實際工作中環(huán)境較為復雜，采用被動穩(wěn)頻系統(tǒng)不能保證激光器具有較高的頻率穩(wěn)定度，因此人們采用多種主動穩(wěn)頻措施，使激光器在各種環(huán)境中都具有較高的頻率穩(wěn)定度。主動穩(wěn)頻主要是通過利用頻率不穩(wěn)造成的反饋信號自動調節(jié)腔長或其它參數，'使激光器又回到穩(wěn)定的工作頻率，從而達到穩(wěn)頻的目的，比較常見的主動穩(wěn)頻方法有飽和吸收穩(wěn)頻、斯塔克效應穩(wěn)頻、分子光電流穩(wěn)頻等?，F有的主動穩(wěn)頻方法的不足之處是需要復雜的鑒頻裝置，因此結構復雜、體積大、造價高，大大限制了穩(wěn)頻激光器的廣泛應用。而且現有的主動穩(wěn)頻方法只適用于連續(xù)激光的穩(wěn)頻，而不適用于脈沖激光穩(wěn)頻。迄今為止，還未見控制脈沖激光建立時間的激光穩(wěn)頻方法的文獻報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種不需要復雜的鑒頻裝置，具有結構簡單、體積小、造價低的優(yōu)點，適用于脈沖激光穩(wěn)頻的控制脈沖建立時間的激光穩(wěn)頻方法?？蓱糜谙喔杉す饫走_、激光光譜、激光測量等領域。
本發(fā)明解決上述技術問題采用的技術方案是 一種控制脈沖建立時間的激光穩(wěn)頻方法，用分束鏡將可調諧脈沖激光器的輸出激光分為兩束，透射光經過分束鏡直接輸出，分束鏡的反射激光由光電探測器接收，光電te測器將光信號轉換成電信號再經過放大器放大后輸入到計數器，其特征是脈沖激光器的脈沖信號源的觸發(fā)脈沖信號在輸入到脈沖激光器的同時還輸入到計數器作為計數的啟動信號，計數器收到脈沖信號源發(fā)出的觸發(fā)脈沖信號時開始計數，計數器再收到分束鏡反射的脈沖激光信號時完成一次計數，脈沖激光器的諧振腔裝配有壓電陶瓷，由單片機根據計數器獲得的計數值計算脈沖激光的建立時間并據此給出增加或減小控制電壓命令，該控制電壓命令經過數模轉換，再經過電壓放大器放大之后施加到壓電陶瓷上，控制電壓命令調節(jié)壓電陶瓷的長度，從而改變脈沖激光器的諧振腔腔長，脈沖激光器的諧振腔腔長的變化引起激光輸出脈沖建立時間的變化，單片機分析比較先后相鄰的脈沖激光建立時間，如果脈沖激光建立時間減小，則說明控制電壓命令對諧振腔長變化的控制方向正確，反之如果脈沖激光建立時間增加，則認為不正確，單片機即時改變控制電壓命令，進而改變諧振腔腔長變化的控制方向，保持輸出的脈沖激光的脈沖建立時間始終在最小值附近，從而穩(wěn)定了脈沖激光的頻率，激光輸出功率最大處的脈沖建立時間最短，所以輸出激光功率也穩(wěn)定在最大值附近。
本發(fā)明方法利用測量可調諧脈沖激光器被觸發(fā)時刻與之后脈沖激光器輸出脈沖激光時刻之間的時間差來獲得脈沖激光的建立時間，并據此給出調節(jié)壓電陶瓷長度的控制電壓命令，從而改變激光器的諧振腔腔長并控制其變化方向，使輸出激光的脈沖建立時間始終保持在最小值附近，從而穩(wěn)定脈沖激光的頻率，輸出激光功率也穩(wěn)定在最大值附近。本發(fā)明不需要復雜的鑒頻裝置，因而具有結構簡單、體積小、造價低的優(yōu)點，其它的主動穩(wěn)頻方法只適用于連續(xù)激光的穩(wěn)頻，而本發(fā)明方法適用于脈沖激光穩(wěn)頻，可應用于相干激光雷達、激光光譜、激光測量等領域。


圖1為本發(fā)明流程框圖。
圖2為本發(fā)明相鄰激光脈沖輸出波形的比較示意圖。
圖中標號是l.脈沖激光器，2.壓電陶瓷(PZT)， 3.脈沖信號發(fā)生器，4分束鏡，5.光電探測器，6.信號放大器，7.計數器，8.單片機，9.數模轉換，IO.電壓放大器，ll.激光脈沖輸出波形，12.相鄰激光脈沖輸出波形。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
本發(fā)明的流程框圖如圖l所示，在可調諧脈沖激光器l的輸出激光光路上
放置分束鏡4，分束鏡4的透射光直接輸出，在分束鏡4的反射光路上同軸放置光電探測器5，光電探測器5的輸出電信號送到放大器6，放大器6的輸出電信號送到計數器7，其特征是脈沖激光器的脈沖信號源3的觸發(fā)脈沖信號同時送到脈沖激光器1和計數器7，脈沖激光器1的諧振腔裝配有壓電陶瓷2，計數器7的輸出電信號送到單片機8，單片機8的輸出電信號送到數模轉換9，數模轉換9的輸出電信號送到電壓放大器10，電壓放大器10的輸出電信號施加到壓電陶瓷2上。
由圖1可知，本發(fā)明的工作過程是用分束鏡4將可調諧脈沖激光器1的輸出激光分為兩束，透射光經過分束鏡4直接輸出，分束鏡4的反射激光由光電探測器5接收，光電探測器5將光信號轉換成電信號再經過放大器6放大后輸入到計數器7，脈沖激光器1的脈沖信號源3的觸發(fā)脈沖信號在輸入到脈沖激光器l的同時還輸入到計數器7作為計數的啟動信號，計數器7收到脈沖信號源3發(fā)出的觸發(fā)脈沖信號時開始計數，計數器7收到分束鏡4反射的脈沖激光信號時完成一次計數，脈沖激光器1的諧振腔裝配有壓電陶瓷2，由單片機8根據計數器7獲得的計數值計算脈沖激光的建立時間并據此給出增加或減小控制電壓命令，控制電壓命令經過數模轉換9，再經過電壓放大器10放大之后施加到壓電陶瓷2上，控制電壓命令調節(jié)壓電陶瓷2的長度，從而改變脈沖激光器l的諧振腔腔長，脈沖激光器l的諧振腔腔長的變化引起激光輸出脈沖建立時間的變化，本發(fā)明相鄰激光脈沖輸出波形的比較示意圖如圖2所示，11、 12為t。和t時刻所對應的先后相鄰的脈沖激光輸出波形，單片機8分析比較先后相鄰的脈沖激光的脈沖建立時間，如果脈沖激光建立時間減小，則說明控制電壓命令對諧振腔長變化的控制方向正確，反之如果脈沖激光建立時間埤加，則認為不正確，單片機8即時改變控制電壓命令，進而改變諧振腔長變化控制方向，保持輸出激光的脈沖建立時間始終在最小值附近，從而穩(wěn)定了脈沖激光的頻率，激光輸出功率最大處的脈沖建立時間最短，所以輸出激光功率也穩(wěn)定在最大值附近。
權利要求
1.一種控制脈沖脈沖建立時間的激光穩(wěn)頻方法，用分束鏡將可調諧脈沖激光器的輸出激光分為兩束，透射光經過分束鏡直接輸出，分束鏡的反射激光由光電探測器接收，光電探測器將光信號轉換成電信號再經過放大器放大后輸入到計數器，其特征是脈沖激光器的脈沖信號源的觸發(fā)脈沖信號在輸入到脈沖激光器的同時還輸入到計數器作為計數的啟動信號，計數器收到脈沖信號源發(fā)出的觸發(fā)脈沖信號時開始計數，計數器再收到分束鏡反射的脈沖激光信號時完成一次計數，脈沖激光器的諧振腔裝配有壓電陶瓷，由單片機根據計數器獲得的計數值計算脈沖激光的建立時間并據此給出增加或減小控制電壓命令，該控制電壓命令經過數模轉換，再經過電壓放大器放大之后施加到壓電陶瓷上，控制電壓命令調節(jié)壓電陶瓷的長度，從而改變脈沖激光器的諧振腔腔長，脈沖激光器的諧振腔腔長的變化引起激光輸出脈沖建立時間的變化，單片機分析比較先后相鄰的脈沖激光建立時間，如果脈沖激光建立時間減小，則說明控制電壓命令對諧振腔長變化的控制方向正確，反之如果脈沖激光建立時間增加，則認為不正確，單片機即時改變控制電壓命令，進而改變諧振腔腔長變化的控制方向，保持輸出的脈沖激光的脈沖建立時間始終在最小值附近，從而穩(wěn)定了脈沖激光的頻率，激光輸出功率最大處的脈沖建立時間最短，輸出激光功率也穩(wěn)定在最大值附近。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制脈沖脈沖建立時間的激光穩(wěn)頻方法，其利用測量可調諧脈沖激光器的脈沖信號源的觸發(fā)脈沖信號開始觸發(fā)脈沖激光器時刻與之后脈沖激光器所產生的輸出脈沖激光信號時刻之間的時間差獲得脈沖激光的建立時間，并據此由單片機給出增加或減小控制電壓命令，該控制電壓命令調節(jié)壓電陶瓷的長度，從而改變激光器的諧振腔腔長并控制其變化方向，使激光輸出的脈沖建立時間始終保持在最小值附近，從而穩(wěn)定了脈沖激光的頻率，輸出激光功率也穩(wěn)定在最大值附近。本發(fā)明不需要復雜的鑒頻裝置，具有結構簡單、體積小、造價低的優(yōu)點，適用于脈沖激光穩(wěn)頻?？蓱糜谙喔杉す饫走_、激光光譜、激光測量等領域。
文檔編號H01S3/13GK101604815SQ20091001666
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權日2009年6月26日
發(fā)明者孫正和, 靜 王, 騏 王, 王柳清, 田兆碩 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(威海)